裝配式主體結構體系設計方案初選

牟薈瑾

摘 要 結合某高校新校區建設的專家公寓建設項目，分析常見的兩種裝配式主體結構的優缺點及工藝流程，結合項目實際情況，為建設項目進行方案設計。

關鍵詞 裝配式；結構體系；建筑設計方案

中圖分類號：G483 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）04-0047-02

吉林省長春市某高校異地建設新校區，投資近800萬元建設規模為3000平方米的一棟綠色節能建筑示范工程。該工程共五層住宅加一層閣樓，共六層。開展嚴寒地區建筑節能75%（國家第四階段節能目標）關鍵技術研究，還有太陽能、風能和中水等可再生能源應用研究。項目建成后可作為學校的專家公寓。

針對此示范工程項目的建筑設計方案，項目組出于對節能建筑項目的考慮，初步設想從目前新型的裝配式結構入手，選擇一個更能體現建筑節能意義的結構形式。為此，筆者做了相應的裝配式主體結構的初步選擇。裝配式結構是以預制構件為主要受力構件，經裝配連接而成的結構體系。根據裝配式結構的主要構件使用材料不同，目前國內已形成以裝配式混凝土結構、裝配式輕鋼結構為主，同時以木結構、輕鋼—木結構、輕鋼—鋼筋混凝土結構和輕鋼—鋼結構為補充的裝配式結構體系。本文梳理比較裝配式混凝土結構和輕鋼結構兩種結構體系。

1 裝配式混凝土結構體系

基本現狀 隨著裝配式鋼筋混凝土結構的發展，衍生出一個建筑工業化的概念。在20世紀90年代以前，我國曾提出并實施過建筑工業化，具體指的是預制構件在現場施工裝配式的建筑，但由于當時的技術水平和經濟條件等多方面原因，導致未大規模推廣。

2006年6月，原建設部頒布《國家住宅產業化基地實施大綱》，大綱中明確指出要實現住宅產品的標準化、系列化、規模化、產業化、模塊化和通用化發展，真正開啟了住宅產業化的實質性發展。

目前，我國已有不少房地產企業在工業化住宅方面進行了有效的探索，其中萬科于2006年在全國率先提出“工業化住宅”計劃，分別在多個城市開始了示范項目的建設。從萬科在上海建造成的“工業化住宅”來看，實現了能耗下降30%，用工量下降35%，建筑垃圾減少70%。

住宅工業化是住宅建筑的一種生產方式或技術手段，是運用現代工業手段和工業組織，利用現代技術手段對住宅工業化生產的各個階段的生產要素進行有效整合和集成，從而實現建筑的標準化，推動構件生產工廠化，住宅部、品系列化，現場施工裝配化，土建裝修一體化，生產經營社會化，形成有序的工廠的流水作業，提高住宅產品質量，提高建設效率，提高住宅產品壽命，降低建設成本，降低住宅產品建設能耗。

我國住宅工業化建設還處于起步階段，與發達國家相比存在較大的差距。而在國內相比，深圳、沈陽、濟南已經建成為國內的住宅產業化的試點城市，相關產業鏈條基本形成，也建成很多試點工程。吉林省政府于2013年發布了《關于加快推進住宅產業化工作的指導意見》，指出吉林省住宅產業化工作發展目標，但目前仍屬于試點期。

工業化住宅的特點

1）從我國現在住宅產品生產方式來看，采用裝配式建筑建設方法要比傳統的建設方法快30%左右，特別適用于東北地區施工工期短的情況。

2）可以確保建設安全。在住宅設計建造過程中，有預先制作的樓梯、外墻等運到施工現場，需要進行鋼筋混凝土的搭接，并不是簡單地連接；在樓板內部貫穿有鋼筋，可以確保房屋結構十分穩固。

3）采用裝配式住宅建造方法，構件的精度更高，能夠在最大程度上防止住宅出現墻體開裂、滲漏等傳統建造方式經常出現的問題質量通病，能夠確保房屋的整體安全。

4）在房屋使用過程中更加體現了節能環保的理念，不僅能夠實現對能源的節省，同時有利于保護環境。如果房屋在使用中采用分戶計量，那么在相同的暖氣溫度下，室溫可以更高，實現對能源的節約。

5）在施工過程中對節能環保大有益處。通過工廠化生產和現場裝配施工，可以減少在施工過程中產生的廢物以及廢氣、廢水排放，同時能夠降低施工產生的噪音，也能夠降低對建設施工人員的需求。

6）工業化住宅可以將圍護與裝修合一，在工廠中一次性完成，或者在工廠里完成主要裝修工作，現場只作些簡單的涂刷即可，可減少“二次裝修”帶來的建筑垃圾和污染。

7）實現住宅的產業化生產，可以加快住宅生產企業的資金流轉速度，同時也縮短了住宅生產周期，提高了住宅上市速度，能夠有效緩解供不應求的局面，對于防止房價上升太快起到積極作用。

選擇工業化住宅的意義 我國目前的住宅建設中能源、原材料、土地資源消耗大大高于發達國家，對新的建筑材料的研發工作進展緩慢，資源能源消耗量大，并對人居環境造成不良影響。并且由于我國技術水平比較低，導致整體社會勞動生產率較低，只及發達國家的1/5或1/6，造成建筑成本高、住宅價格高、施工周期長、建筑質量水平難有統一保障。因此，推進工業化住宅的建設，是實現建筑領域節能減排的有效途徑。

工業化住宅的工藝流程

首先，根據建筑設計方案，將房屋進行構件拆分和設計。

其次，進行構配件工廠生產。構配件的工廠化生產不是簡單地將現場的工作移到工廠里進行，而是在工廠的生產線上，依靠大規模機器生產來進行，輔之以相應的技術人員、管理人員和操作技術工人。

再次，進行構配件的打包，并將生產的主體構配件（梁、板、柱、墻、結構單元、盒子間等）運輸到現場。

最后，使用起重機械將構配件進行現場安裝，組裝完成后做好構件之間的連接處理等。

存在的問題 由于吉林省尚未形成相關產業鏈條，根據就近原則，筆者與沈陽兆寰現代建筑產業園有限公司和沈陽衛德住宅工業化科技有限公司進行了聯系。這兩家公司已經在建筑工業化建設中有了深入的研究和實踐，并參與和建設了一些示范項目。經溝通了解后，采取這種建設方式，運輸費用較大；且建筑面積較小，構件生產的模具成本較大，導致建筑成本要高于采用傳統建設方式的成本。

2 輕鋼結構體系

輕鋼結構的定義 現代鋼結構體系由熱軋截面、焊接截面和冷彎薄壁型鋼截面構件組成。通常將鋼結構劃分為普通鋼結構和輕型鋼結構兩大類。輕型鋼結構體系的本質是“輕”，實現這一本質的條件是截面板件要“薄”，設計時必然要考慮板件局部失穩后的極限強度。

輕鋼住宅結構體系的特點

1）能夠實現對功能空間的合理布置。由于鋼材結構硬度比較高，在進行設計時可以使用大開間布置方法，能夠對功能空間進行合理分割，更加靈活方便，有助于創造開放式住宅，同時也能夠建造出無梁無柱的活動空間；由于鋼材結構硬度比較高，可以減小梁柱等構件的界面，這在無形中就可以增加5%～7%的有效使用面積。

2）自重輕、抗震性能好。在相同的建筑面積的建筑樓層當中，輕鋼結構由于自重比較輕，能夠在工程建設的過程中降低勞動強度。同時由于鋼結構具有良好的延展性，致使鋼結構的抗震能力比較強，使房屋結構的安全性更佳。

3）施工方便、工期短。在進行建設過程中使用輕鋼結構構件，能夠迅速實現工廠化生產，加快施工進度。

4）綜合造價低。由于自重輕，基礎費用降低，總體用料減少，直接成本降低，建設工期短，間接費又可減少，因此綜合造價低。

5）原材料具有很高的再循環價值，有助于環保和可持續發展。

存在的問題 輕鋼結構多用于工業廠房，目前長春還沒有多層住宅的工程項目，僅在凈月區有一個擬建輕鋼結構別墅。針對建筑節能75%關鍵技術研究的示范工程，采用輕鋼結構需要重點考慮的是解決“冷橋”問題和能否實現75%建筑節能。

3 結論

考慮到本項目是為了進行建筑節能75%關鍵技術研究，針對以上兩種裝配式結構體系的特點，建議采用裝配式混凝土結構體系。從目前住宅產業的發展看，適合選用裝配式混凝土剪力墻結構體系。

參考文獻

[1]吉林省人民政府關于加快推進住宅產業化工作的指導意見[M].長春：吉政發〔2013〕28號.

[2]劉穎春.吉林省住宅產業化發展可供借鑒的模式研究[J].吉林省經濟管理干部學院學報，2011（4）.

[3]李忠富.工業化住宅及其生產過程[J].住宅科技，

1999（6）.

[4]涂虎強.新型裝配式結構體系的發展與住宅產業化[J].科技咨詢，2011（4）.

[5]于春剛.住宅產業化：鋼結構住宅圍護體系及發展策略研究[D].上海： 同濟大學，2006.